Concurrent Programming 1: Concurrency Concepts and Basics

introduce

当我们烧水的时候我们往往不是在旁边等着它烧开，而是在它烧开之前我们也许会做些其它的事情比如看书、看会儿电视， 
一旦水烧开了我们就去处理烧开的水(比如泡茶)。这也体现出我们做事的效率，计算机也是如此。

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当计算机在进行磁盘IO或网络IO时，由于比较耗时，CPU此时是出于空闲状态的，这无疑是对CPU的一种浪费没有充分利用CPU资源。 
所以通常都是当进行磁盘IO或网络IO等比较耗时的操作时，CPU任然会执行其它需要计算的任务。

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比如从磁盘读文件并处理文件的流程
5 seconds reading file A
2 seconds processing file A
5 seconds reading file B
2 seconds processing file B

如果是单线程处理的话，那么总共需要14秒才能处理完

如果是采用多线程处理那么当A文件读完之后，继续读B文件的同时另一个线程可以开始处理A文件了，那么处理完AB只需要12秒。

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Multithreading and Concurrency

在单核CPU的计算机上，微观层面上永远只有一个线程在执行，但是随着计算机硬件的发展，
现在很多计算机都是运行在多核CPU上，因此想要充分利用CPU资源的话，使用多线程无疑是一种很好的方式。

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process

进程是操作系统调度的重要和基础单元，特点就是操作系统给进程划分一块独立的内存空间。
进程之间通常是不会共享内存的，彼此协同比较困难。

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thread

线程是操作系统调度最小单元，线程共享其所属进程的内存空间，正因此共享内存模型，使得进程下的线程协同比较容易实现。

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Advantages of Multithreading

1、充分发挥多处理器的处理能力
2、某些场景下建模更加简单(尤其是web场景下请求响应模型，典型如Servlet实现)
3、异步事件的简化处理
4、响应更灵敏的用户界面

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Challenges brought by multithreading 
1. Security issues 
2. Programming complexity

serial vs parallel

串行:单线程场景下应用程序的运行就是串行的，其运行方式符合人们的思维，做完一件事情之后再做一件事情，依次执行

并行:同时执行多个任务，并行更多时候指的是任务的并行而非线程的并行。

并发:指的是多线程场景下对共享资源的争夺运行

备注:我理解的是并行与并发最核心区别在于，并行是同时运行(通常是任务)，并发是没有同时运行的
(这里同时运行指的是对共享资源的操作没有同时操作)

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不恰当的例子:

你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。
你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。
你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。

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并发必然是发生在多线程场景下，单线程并不存在并发问题。

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Concurrent generation conditions 
1. Multi-threaded scenario 
2. There is resource sharing (local variables are private to threads, and member variables are shared by threads) 
3. Shared resources are stateful (the so-called stateful meaning is simply understood that its changes affect the program and business logic will have an impact)

Java and Multithreading

Java自启动就是运行在多线程下的，GC是一个线程(守护线程)，main方法也是一个线程(主线程)

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Concurrent two axes

并发编程最容易遇到的问题就是就是安全问题，因此解决方式有两种
1、使用同步方法或同步代码块(Synchronized关键字)
2、使用锁机制(ReentranLock)

备注: 
同步方法和同步代码块是基于JVM实现的，相对比较粗粒度优点就是简单粗暴不容易出错，但是性能也不是很好。

锁机制是一种显示锁，能够实现更细粒度的控制。风险就是需要自己控制锁的释放，否则容易引发死锁。